[发明专利]功能性壳聚糖生物缓释肥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于农用肥料技术领域，具体涉及一种功能性壳聚糖生物缓释肥。

背景技术

肥料是作物的“粮食”，在保障我国粮食安全中发挥着不可替代的支撑作用。我国肥料利用率低，研究表明，氮肥的当季利用率仅为30%-35%，磷肥为10%-20%，钾肥为30%-50%。

肥料利用率低的连带效应是对环境的不良影响。流失的氮成为地表水的富营养化、地下水的硝酸盐富集，以及大气N₂O的重要来源之一。如何高效使用肥料以保障粮食安全，协调肥料的农学效应、社会效益和环境效益，是一项紧迫而艰巨的任务。

中国发明专利CN101229985公开了一种壳聚糖包膜控释肥料及其制备方法，该专利由普通化学肥料为核心，外加壳聚糖包衣层组成，将普通化学肥料搅拌均匀，再进行造粒、烘干，然后均匀喷洒壳聚糖包衣层，打孔，包装。该肥料用料廉价易得，能在一定程度上延长化肥肥效和提高肥料利用率，从而减少肥料用量，减少肥料流失。缓/控释肥料的出现，提高了肥料利用率，有利于减少环境污染，保证粮食安全，也满足了农民的实际需求。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》将研发新型环保型肥料、缓/控释肥料、有机肥料等列为优先发展主题。

壳聚糖是一种可生物降解的天然高分子，由甲壳素脱乙酰基后生成。甲壳素在自然界的有机物中的数量仅次于纤维素，估计每年生成的甲壳高达百亿吨，其中虾壳中甲壳素含量为20%-50%，蟹壳中约为17.1%-18.2%。在山东，海洋资源丰富，据统计，全省每年废弃的虾、蟹甲壳就达10多万吨，如不及时妥善处理，不仅会对环境产生污染，而且也会造成甲壳资源的极大浪费。壳聚糖可利用这些甲壳废弃物，经过提炼加工制造而成，产品变废为宝，市场开发潜力巨大。壳聚糖具有独特的理化性质及生理功能，在农业、医药、食品、化妆品、环保诸方面具有广阔的应用前景。

国内外缓/控释肥料主要产品类型包括树脂包衣控释肥料、硫包衣控释肥料、合成型微溶态脲醛类缓释肥料和添加生化抑制剂的稳定性肥料等。影响缓/控释肥料发展的最主要问题是价格问题，由于售价高，主要用于花卉、蔬菜、草坪、苗圃等特种作物，很难在大田作物上大面积推广应用。此外，肥料利用率还有待提高。如何开发出来源广泛、价格低廉、利用率高、环境友好的包膜材料，研制一种肥料养分释放特征与作物吸收规律基本相吻合的缓释肥料成为当前肥料企业的重心。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明在流化床转鼓包膜工艺的基础上，提供一种功能性壳聚糖生物缓释肥料及其制备方法。

本发明技术方案如下：

一种功能性壳聚糖生物缓释肥，包括核芯肥和包覆在核芯肥上的可生物降解的壳聚糖包膜层，总包膜率（包膜层重量占核芯肥重量的百分比）为2-10wt%，所述的壳聚糖生物缓释肥是将壳聚糖包膜剂包覆在核芯肥料颗粒上制得；

本发明所选的核芯肥料直径为2.0mm-5.6mm的大颗粒尿素或复混肥料。

本发明所选的可生物降解的壳聚糖包膜材料组分如下，均为重量份：壳聚糖2-7份，聚乙烯醇5-15份，丁醛1-6份，工业淀粉10-25份，己二酸二正己酯1-4份，蒸馏水43-81份；

上述原料均为市售产品，其中：

所述壳聚糖为白色或淡黄色粉末，工业级，脱乙酰度≥85%，pH值7.2-8.5，平均分子量9.6×10⁴；

所述聚乙烯醇为白色固体粉末，聚合度1700，醇解度99%；

所述丁醛为无色可燃性透明液体，浓度98%。

进一步优选的壳聚糖生物缓释肥为颗粒状肥料，总包膜率为4-6wt%。

进一步优选的核芯肥料直径为2.2mm-4.2mm的大颗粒尿素或复混肥料。

进一步优选的可生物降解的壳聚糖包膜材料组分如下，均为重量份：壳聚糖2-5份，聚乙烯醇6-10份，丁醛1-4份，工业淀粉12-20份，己二酸二正己酯1-2份，蒸馏水59-78份。

本发明功能性壳聚糖生物缓释肥的制备方法，包括如下工艺步骤：

1、包膜材料制备

在反应釜中，按包膜材料组分加入重量比12-20的工业淀粉、重量比59-78的蒸馏水，在搅拌下升温到70℃-80℃，糊化搅拌30min，再加入重量比6-10的聚乙烯醇、重量比2-5的壳聚糖、重量比1-4的丁醛、重量比1-2的己二酸二正己酯，在搅拌下升温到90℃-95℃，恒温反应时间60min-90min，即成环境友好的可生物降解的壳聚糖包膜材料。

2、壳聚糖包膜尿素制备